Comment fonctionnent les freins hydrauliques et électromécaniques
Les systèmes de freinage traditionnels n’ont pas beaucoup changé au cours du siècle dernier, de sorte que le concept de la technologie de freinage par câble représente un changement que les constructeurs automobiles et le public ont été réticents à adopter. Le freinage par câble fait référence à un système de freinage dans lequel les freins sont commandés électriquement.
Stefan Weichelt/Getty Images
Caractéristiques de confort des freins hydrauliques
Dans un système de freinage conventionnel, une pression sur la pédale de frein génère une pression hydraulique qui active les mâchoires ou les plaquettes de frein. Dans les systèmes plus anciens, les pédales agissaient directement sur un composant hydraulique appelé maître-cylindre. Dans les systèmes modernes, le servofrein, qui est généralement entraîné par une dépression, amplifie la force de la pédale et facilite le freinage.
Lorsque le maître-cylindre est activé, il crée une pression hydraulique dans les conduites de frein. Cette pression agit ensuite sur des cylindres auxiliaires dans chaque roue, qui serrent le rotor entre les plaquettes de frein ou poussent les mâchoires de frein vers l’extérieur dans le tambour.
Les systèmes de freinage hydrauliques modernes sont plus complexes que cela, mais fonctionnent de la même manière. Les servofreins hydrauliques ou à dépression réduisent la force que le conducteur doit appliquer. Des technologies telles que les freins antiblocage et les systèmes antipatinage activent ou desserrent automatiquement les freins.
Traditionnellement, les freins électriques et électrohydrauliques n’étaient utilisés que sur les remorques. Étant donné que la remorque est équipée de connexions électriques pour les feux de freinage et les clignotants, il est facile de câbler un maître-cylindre électrohydraulique ou un actionneur électrique. Les équipementiers proposent une technologie similaire, mais la nature critique de la sécurité des freins a conduit l’industrie automobile à hésiter à adopter la technologie de freinage par câble. Cependant, avec l’essor de la conduite autonome et des systèmes de conduite assistée, le freinage électrique est devenu plus largement utilisé.
Court-circuit d’arrêt de frein électro-hydraulique
Les systèmes de freinage électriques actuels utilisent des modèles électro-hydrauliques qui ne sont pas entièrement électroniques. Ces systèmes ont un système hydraulique, mais le conducteur n’active pas directement le maître-cylindre en appuyant sur la pédale de frein. Au lieu de cela, le maître-cylindre est actionné par un moteur électrique ou une pompe régulée par l’unité de commande.
Lorsque la pédale de frein est enfoncée dans un système électro-hydraulique, l’unité de commande utilise les informations de plusieurs capteurs pour déterminer la force de freinage requise pour chaque roue. Le système peut alors appliquer la quantité nécessaire de pression hydraulique à chaque étrier.
Une autre différence majeure entre les systèmes de freinage électro-hydraulique et les systèmes de freinage hydrauliques traditionnels est la quantité de pression impliquée. Les systèmes de freinage électro-hydraulique fonctionnent généralement à des pressions plus élevées que les systèmes conventionnels. Dans des conditions de conduite normales, les freins hydrauliques fonctionnent à environ 800 PSI, tandis que le système électro-hydraulique Sensotronic est maintenu entre 2 000 et 2 300 PSI.
Le système électromécanique est un véritable système de freinage électrique
Alors que le modèle de production utilise toujours un système électro-hydraulique, la véritable technologie de freinage par câble supprime entièrement l’hydraulique. En raison de la nature critique du système de freinage, la technologie n’est encore apparue dans aucun modèle de production. Pourtant, il a subi beaucoup de recherches et de tests.
Contrairement aux freins électrohydrauliques, les composants d’un système électromécanique sont électroniques. Les étriers ont des actionneurs électroniques au lieu de cylindres auxiliaires hydrauliques, et tout est contrôlé par une unité de commande au lieu d’un maître-cylindre haute pression. Ces systèmes nécessitent également une variété de matériel supplémentaire, y compris des capteurs de température, de force de serrage et de position de l’actionneur dans chaque étrier.
Les freins électromécaniques comprennent des réseaux de communication complexes, car chaque étrier reçoit plusieurs entrées de données pour générer la force de freinage appropriée. En raison de la nature critique de sécurité de ces systèmes, il existe généralement un bus auxiliaire redondant pour transporter les données brutes vers l’étrier.
Les problèmes de sécurité délicats de la technologie Brake-by-Wire
Les systèmes de freinage hydroélectriques et électromécaniques peuvent être plus sûrs que les systèmes conventionnels. Cependant, des problèmes de sécurité ont entravé le développement de ces systèmes en raison du potentiel d’intégration avec l’ABS, l’ESC et des technologies similaires. Les systèmes de freinage traditionnels peuvent échouer et échouent, mais seule une perte catastrophique de pression hydraulique peut empêcher complètement le conducteur de s’arrêter ou de ralentir. Les systèmes électromécaniques essentiellement plus complexes présentent de nombreux points de défaillance potentiels.
Les exigences de basculement et les directives pour le développement d’autres systèmes critiques pour la sécurité tels que le freinage par câble sont régies par des normes de sécurité fonctionnelle telles que l’ISO 26262.
Qui fournit la technologie BBW ?
La redondance et les systèmes capables de gérer de plus petites quantités de données finiront par rendre la technologie de freinage électromécanique à commande par fil suffisamment sûre pour une adoption généralisée. À ce stade, seuls quelques équipementiers ont expérimenté des systèmes électrohydrauliques.
Toyota a introduit un système de freinage électro-hydraulique pour son Estima hybride en 2001. Des variantes de sa technologie de freinage à commande électronique (ECB) sont disponibles depuis lors. La technologie est apparue pour la première fois aux États-Unis dans l’année modèle 2005 du Lexus RX 400h.
Un exemple de l’échec de la technologie brake-by-wire est l’annulation par Mercedes-Benz de son système Sensotronic Brake Control (SBC), qui a également été introduit pour l’année modèle 2001. Le système a été officiellement retiré en 2006 après un rappel coûteux en 2004, et Mercedes affirme qu’il fournira les mêmes fonctionnalités que le système SBC via un système de freinage hydraulique conventionnel.
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